DE102018004538A1

DE102018004538A1 - Photovoltaik-Beschattungssystem

Info

Publication number: DE102018004538A1
Application number: DE102018004538.3A
Authority: DE
Inventors: Morris Edwin Haid; Florian Malte Legermann; Clara Pirkl; Romy Sophie Probst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2019-12-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaik-Beschattungssystem, dass die vorliegende Energie in Form von Licht, welches auf das Beschattungssystem trifft, in weiterverwertbare Energie umwandelt; Bevorzugter Weise in elektrischen Strom, der anschließend mithilfe von einem oder mehreren Wechselrichtern in ein anderes Format, beispielsweise Wechselstrom, umgewandelt wird. Die Schicht, mit der die Energie, die in Form von Licht vorliegt in elektrischen Strom umgewandelt wird, ist vorzugsweise eine Solarzellenschicht, die aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid besteht. Solarzellen deren Absorber als Hauptbestandteil aus diesem Werkstoff bestehen, gehören zu den sogenannten CIGS-Solarzellen. Allerdings sind im Rahmen der Erfindung auch sämtliche andere Arten von Solarzellen denkbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaik-Beschattungssystem für Wohn- und oder nicht-Wohnräume. Ebenso ist sie als Beschattung für alle Flächen und Orte geeignet, die ausreichende Möglichkeiten zur Anbringung des hier beschriebenen Beschattungssystems bieten.
Aktuelle Lösungen
Es sind bereits Beschattungsvorrichtungen in Form von Rafflamellenstoren bekannt, welche mithilfe von mehreren Lamellen die Sonnenstrahlen reflektieren und für Beschattung sorgen. In DE 1659463 (A1) wird beispielsweise diese Erfindung beschrieben.
Zudem sind bereits Beschattungsvorrichtungen in Form von Jalousien bekannt, die mithilfe von mehreren individuell beweglichen horizontal angeordneten Lamellen die Sonnenstrahlen reflektieren und durch dies für eine Beschattung sorgen. Wie unter anderem in DE 19632684 (A1 ).
Ein Beschattungssystem, welches mithilfe von organischen oder siliziumbasierten Halbleitern aus den Sonnenstrahlen elektrische Energie generiert, wird in DE 10344213 (A1 ) beschrieben. Die in dem vorliegenden Patent beschriebene Erfindung unterscheidet sich von DE 10344213 (A1 ) durch eine zusätzliche, erweiterbare und intelligente Steuerung und der Tatsache, dass CIGS-Solarzellen benutzt werden. Die durch die Solarzellen erzeugte Energie wird in dem vorliegenden Erfindungsgedanken nicht in dem Produkt selbst gespeichert, sondern direkt weiterverwendet. Beispielsweise kann diese für den Eigenverbrauch verwendet werden oder eine Netzeinspeisung getätigt werden. Die Erfindung, die durch dieses Patent beschrieben wird sieht zudem nicht ausschließlich die Leiterkordeln, bzw. Tragleitern für die Energieübertragung vor, sondern bietet die Zugbänder der Raffstore zur Energieübertragung als Alternative an.
Aufgabenstellung
Die Erfindung soll die Möglichkeit bieten die Energie, die auf Fenster einwirkt, bevorzugter Weise Lichtenergie, welche vorzugsweise aus der bzw. den Wellenlängen 300 Nanometer bis 1100 Nanometer besteht, in weiterverwertbare Energieformen umzuwandeln, beispielsweise in elektrischen Strom. Dabei soll die Erfindung durch die Absorption und Umwandelung der Energie ebenfalls den für Jalousien charakteristischen Sichtschutz sowie Schutz vor Sonneneinstrahlung und den damit einhergehenden Schutz vor Aufheizung durch Sonneneinstrahlung bieten.
Lösung
Eine mögliche Ausführung der Erfindung sieht den Verwendungszweck der Lamellen ausschließlichen in der Umwandlung von Lichtenergie, vorzugsweise in Form von Sonnenlicht, in elektrische Energie vor.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung bestimmt automatisch den optimalen horizontalen, bzw. vertikalen Winkel der Lamellen zur Sonne und richtet die Lamellen dementsprechend aus. Dies geschieht dadurch, dass ein Bestandteil, bevorzugter Weise der Steuerungschip, in einem sich wiederholenden Prozess die Spannung, Stromstärke und/oder Leistung einer oder mehrerer, bevorzugter Weise aller, Solarzellen misst und durch die Verstellung des horizontalen oder vertikalen Winkels der Lamellen den Maximalwert der gemessenen Werte und deren zugehörigen Winkel der Lamellenermittelt. Die Verstellung des horizontalen oder vertikalen Winkels wird bevorzugter Weise durch den Antriebsmotor im Raffstorenoberteil vorgenommen.
Als weitere Ausbildung der Erfindung ist eine Software zur Steuerung der Raffstorenfunktionen und Einsicht der aufgezeichneten Daten, wie beispielsweise Benutzungs- und/oder Energieerzeugungsstatistiken vorgesehen. Auch eine Schnittstelle, auf welche beispielsweise eine Computer Applikation oder Webseite zugreifen kann ist denkbar. Zudem ist eine Speicherung der aufgezeichneten Daten (s.o.) auf Servern angedacht.
Die gewonnene Energie kann vor sowie nach der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom für andere Verbraucher sowie zur Netzeinspeisung verwendet werden. Auch die Einspeisung des erzeugten Stromes in ein anderes bzw. öffentliches Stromnetz ist denkbar.
Die Erfindung ist nicht auf Gebäude als Anwendungsgebiet beschränkt. Unter anderem können weitere Anwendungsgebiete sämtlicher Art, von Fahrzeugen wie beispielsweise Kraftfahrzeuge, (Wohnwagen-)Anhänger bis zu Luftfahrzeugen, Raumstationen oder alle weiteren Gebiete, in denen die Raffstore befestigt werden kann, sein.
Figurenliste
Eine mögliche, beispielhafte Ausführung der Erfindung ist an Hand der 1 - 5 im Folgenden dargestellt.

1 stellt den beispielhaften Aufbau der Raffstore in Seitenansicht dar. Eine Einzellamelle ist mit der Kennzeichnung 1 versehen, der U-Kanal, welcher als Halterung des Raffstorenbehangs dient, ist mit 2 gekennzeichnet; Die Leiterkordeln 3 dienen als Verbindung zwischen dem Wechselrichter und den Kontaktstellen der Solarzellenschichten, welche auf den Einzellamellen 1 angebracht werden. Das Halteband 4 trägt das Lamellenendstück 5 und wird von dem mit der Achse 7 verbundenen Motor 6 auf- und abgewickelt. Der Wechselrichter befindet sich außerhalb des U-Kanals, im Raffstorenkasten. Mit diesem sind der Motor 6 und beispielsweise ein Einspeisungskabel verbunden. Der durch die Solarzellen gewonnene Strom kann entweder für den Eigenverbrauch oder für eine Einspeisung in ein oder mehrere Stromnetze verwendet werden.
2a und 2b stellen einen beispielhaften Aufbau der Erfindung in Frontaler Ansicht und eine bevorzugte, beispielhafte Anordnung der elektrischen Leitungen innerhalb der Raffstore dar. Die elektrischen Leitungen, die mit der Kennzahl 8 gekennzeichnet sind, dienen der Kontaktherstellung der Solarzellenschichten, welche auf den Einzellamellen 1 aufgebracht sind, zu den Leiterkordeln 3 ( 2a), bzw. zu den Zugbändern (2b). Die Leitungen 8 sind mit den Kontakten der Solarzellenschichten verbunden. Die Leiterkordeln 3 (2a) bestehen bevorzugter Weise aus verketteten Kabeln, welche am obersten Ende durch die elektrische Leitung 10 mit dem Wechselrichter 9 verbunden werden. Die Zugbänder 4 (2b) bestehen bevorzugter Weise aus elektrisch leitfähigem Material, wie beispielsweise flexiblen Kabeln.
3a stellt eine beispielhafte Einzellamelle 1 im Querschnitt dar; 3b stellt eine beispielhafte Einzellamelle 1 in Frontaler Ansicht dar. Das Trägermaterial 1.0 kann aus lichtundurchlässigen, transluzenten oder transparenten Materialien bestehen. Beispielhaft können Aluminium, transluzenter Kunststoff oder Glas als Trägermaterial aufgelistet werden. Die Solarzellenschicht ist mit der Kennzahl 1.1 und die Kontaktstellen mit der Kennzahl 1.2 dargestellt.
4a und 4b stellen beispielhafte Einbauten der Raffstore an Gebäudeaußenseiten dar. Dabei stellt die senkrecht verlaufende Linie rechts (4a), bzw. links (4b) der Lamellen ein Fenster dar. [0016] 5a und 5b stellen einen beispielhaften, schematischen Aufbau des Regelkreises zur eigenständigen Bestimmung des optimalen horizontalen oder vertikalen Neigungswinkels der Lamellen zur Sonne dar. Dieser bewirkt unter anderem, dass die Solarzellenschicht optimal zur Sonne ausgerichtet wird. Die Leiterkordeln 3 (5a), bzw. die Zugbänder 4 (5b) werden durch die elektrischen Leitungen 14 mit dem Steuerungschip 13 verbunden, welcher einen elektrischen Spannungsmesser beinhaltet. Dieser Chip ist wiederum durch die elektrische Leitung 15 mit dem Raffstorenaktor 11 verbunden, welcher durch die elektrische Leitung 12 mit dem Motor 6 verbunden ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1659463 [0002]
DE 19632684 A1 [0003]
DE 10344213 A1 [0004]

Claims

Photovoltaik-Beschattungssystem für Wohn- und/oder nicht-Wohnräume und Gebäude sowie für alle Flächen und Orte, die ausreichende Möglichkeiten zur Befestigung bieten, dadurch gekennzeichnet, dass diese Erfindung auf mindestens einer Seite mit einer Solarzellenschicht bestückt ist.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine oder mehrere horizontal oder vertikal ausgerichtete Lamellen, welche um ihre Lamellenachse schwenkbar, bzw. drehbar sind besitzt.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Zugbänder in Form von elektrischen Leitern vorliegen, die den Kontakt zwischen dem Wechselrichter und der Solarzelle, bzw. einem Zwischenkontakt zu den Solarzellen, herstellen.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterkordeln in Form von Schleppketten (auch Energieführungsketten), welche kein oder beliebig viele Kabel führen, vorliegen, die den Kontakt zwischen dem Wechselrichter sowie der Solarzelle, bzw. einem Zwischenkontakt zu den Solarzellen, herstellen.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere elektrische Leiter separat vorliegen und den Kontakt zwischen dem Wechselrichter sowie der Solarzelle, bzw. einem Zwischenkontakt zu den Solarzellen, herstellen.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterkordeln in Form von biegsamen Kabeln realisiert sind.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellenschicht auf CIGS-Solarzellen basiert.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellenschicht auf organischen Solarzellen basiert.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellenschicht teilweise oder vollständig aus transparenten Material besteht.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellenschicht teilweise oder vollständig aus transluzenten Materialien besteht.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellenschicht teilweise oder vollständig aus lichtundurchlässigen Material besteht.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial der Lamellen aus transparenten Material besteht.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial der Lamellen aus transluzentem Material besteht.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial der Lamellen aus lichtundurchlässigen Materialien besteht.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Solarzellen gewonnene elektrische Energie für einen Gleichstrom-Verbraucher verwendet wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Solarzellen gewonnene elektrische Energie in Wechselstrom umgewandelt wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 13 und 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom für jegliche Wechselstrom-Verbraucher verwendet wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 13 und 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom in das interne und/oder öffentliche Stromnetz eingespeist wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Höhe der Lamellen und deren horizontaler oder vertikaler Winkel mithilfe von einem oder mehreren Steuerelementen, in Form eines Schalters vorgenommen wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Höhe der Lamellen und deren horizontaler oder vertikaler Winkel mithilfe eines Raffstorenaktors, welcher ein Smarthomeprotokoll unterstützt, vorgenommen wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 17 und 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Raffstorenaktor auch mit beliebigen anderen kompatiblen Elementen zur Steuerung des Systems verbunden wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass die optimale Lamellenstellung zur höchstmöglichsten Stromerzeugung automatisch durch einen sich wiederholenden Prozess bestimmt wird und die Lamellen auf diese eingestellt werden, wie in Abschnitt [0007] beschrieben.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Ausrichtung und Steuerung durch den Nutzer, durch die Bedienung eines digitalen oder physischen Schalters und/oder durch vorher eingestellte geeignete Parameter aktiviert, bzw. deaktiviert wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 21 und 22 dadurch gekennzeichnet, dass diese automatische Steuerung durch einen oder mehrere Sensoren aktiviert, deaktiviert, kombiniert und/oder überschrieben wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 23 dadurch gekennzeichnet, dass das System durch eine separat erhältliche oder mitgelieferte Software gesteuert wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass die Software zudem aufgezeichnete und aktuelle Datenanzeigt, aufzeichnet und/oder verarbeitet, wie in [0008] beschrieben.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 1 bis 23 dadurch gekennzeichnet, dass das System durch eine separat erhältliche oder mitgelieferte Schnittstelle gesteuert wird.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle zu dem aufgezeichnete und aktuelle Daten, beispielsweise Statistiken über den erzeugten Strom, bereitstellt, aufzeichnet und/oder verarbeitet.
Photovoltaik-Beschattungssystem nach Anspruch 24 bis 27 dadurch gekennzeichnet, dass die Daten, welche durch die Software und/oder Schnittstelle aufgezeichnet werden lokal oder auf einem Server gespeichert werden.